改性酚醛树脂的制备及其在抄纸中的应用研究

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由改性的酚醛树脂组成的多元助留助滤体系在造纸过程中的应用,已经有了很多的研究,而改性的酚醛树脂能否单独或组成多元体系应用于纸张的增强方面的研究,还未见资料报道。因此,研究不同取代基的酚醛树脂的特性及其对纸张的增强机理,对改性酚醛树脂的生产和使用有重要的理论指导意义。本文通过苯酚、甲醛与胺类化合物(二乙胺、三乙胺、二乙烯三胺)反应,得到阴离子性的酚醛树脂,并研究了将改性的酚醛树脂作为造纸增强剂应用在抄纸过程中。通过对改性酚醛树脂的制备的研究,考察了反应温度、反应时间、原料配比、催化剂对改性酚醛树脂的影响。实验结果表明,以二乙烯三胺为改性剂时,制备改性酚醛树脂的最佳实验条件是:苯酚﹕甲醛﹕二乙烯三胺(摩尔比)为1﹕0.8﹕0.015;反应的最高温度为95~105℃;反应时间2h。并在此基础上合成出改性酚醛树脂,采用红外光谱图对改性产物进行了表征。通过对改性酚醛树脂在OCC废纸浆中的应用研究,考察了二乙烯三胺和三乙胺改性酚醛树脂在OCC废纸浆中的应用效果,并通过单因素实验得到了改性酚醛树脂的最佳应用效果。实验结果表明,二乙烯三胺改性的酚醛树脂单独作用于OCC废纸浆时(用量为1.0%),抗张指数和环压指数分别增加了15.90%和9.65%,当加入阳离子淀粉时(用量为1.0%),抗张指数和环压指数分别增加了32.81%和29.29%。通过对二乙烯三胺改性酚醛树脂和阳离子淀粉用量的优化,得出了最佳的应用条件,即改性酚醛树脂和阳离子淀粉的用量分别为0.3%和0.7%,此时手抄片的抗张指数和环压指数分别增加了35.28%和26.50%。三乙胺改性的酚醛树脂和阳离子共同使用时,对手抄片也有增强效果。通过对三乙胺改性酚醛树脂和阳离子淀粉用量的优化,得出改性酚醛树脂和阳离子淀粉的最佳用量分别为0.5%和0.8%,此时手抄片的抗张指数和环压指数分别增加了21.83%和23.52%。综合考察二乙烯三胺和三乙胺改性的酚醛树脂的增强作用,二乙烯三胺作为改性剂时改性的酚醛树脂要优于三乙胺改性的酚醛树脂。由改性酚醛树脂和阳离子淀粉的交联实验可知,当阳离子淀粉和改性酚醛树脂的用量比(质量)为1﹕4、交联温度为70℃时,纸张的抗张指数和环压指数分别提高了31.27%和27.22%。在改性酚醛树脂增强机理的研究中,通过对单独加入阳离子淀粉和先加入改性酚醛树脂后加入阳离子淀粉时浆料的Zeta电位的测定,阐述了阳离子淀粉和改性酚醛树脂加入对浆料Zeta电位及成纸强度影响的原因。由扫描电镜对成纸表面和裂断面的分析可知,加入阳离子淀粉和改性酚醛树脂,增加了纤维与纤维之间的结合。
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